CZ19376U1

CZ19376U1 - Cooling system for cooling a computer

Info

Publication number: CZ19376U1
Application number: CZ200820562U
Authority: CZ
Inventors: Klimeš@Vít
Original assignee: Klimeš@Vít
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2009-03-02

Description

Chladicí systém pro chlazení počítačeCooling system for computer cooling

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká chladicího systému pro chlazení zejména počítačů, které zabezpečuje chlazení bez použití pohyblivých prvků.The technical solution relates to a cooling system for cooling especially computers, which provides cooling without the use of moving elements.

s Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současnosti je v drtivé většině chlazení počítačů zajišťováno vzduchem pomocí ventilátorů. Těchto ventilátorů obsahuje počítač několik a to pro chlazení zdroje, procesoru, jižního můstku, grafické karty, pevných disků a eventuelně přídavné chlazení vnitřku skříně. Některé výkonnější počítače mají hlavní komponenty jako je procesor a grafická karta, vyžadující chlazení, chlazeny io pomocí vodních bloků, které odebírají teplo do chladicího vodního okruhu, který za pomoci vodního čerpadla a radiátoru (většinou opatřeného ventilátorem) podobně jako chlazení v automobilu - vodu ochlazuje. Vc skříni počítače zůstává ovšem chlazení dalších komponent (mimo ty, které jsou opatřeny vodním blokem) prouděním vzduchu pomocí ventilátoru. Uvedené systémy chlazení počítače vždy produkují určitý hluk, jehož velikost je dána počtem a kvalitou použitých ventilátorů. Časem se tento hluk zvyšuje, cožje způsobeno opotřebením ložisek ventilátorů a jejich zanášením prachem. U chlazení pomocí vodního okruhu produkuje hluk kromě několika ventilátorů i vodní čerpadlo.At present, the vast majority of computer cooling is provided by air using fans. There are several of these fans for cooling the power supply, processor, southern bridge, video card, hard drives and possibly additional cooling inside the cabinet. Some more powerful computers have main components such as a processor and graphics card requiring cooling, also cooled by water blocks, which take heat to the cooling water circuit, which, using a water pump and a radiator (usually equipped with a fan) . However, cooling of other components (except for those with a water block) remains in the computer case by air flow through the fan. These computer cooling systems always produce some noise, the size of which depends on the number and quality of the fans used. Over time, this noise increases, due to wear on the fan bearings and dust clogging. In the case of water circuit cooling, a water pump produces noise in addition to several fans.

Snaha o bezhlučný provoz počítače vedla k řešení chlazení počítačů metodou převodu tepla od hlavních komponent počítače bloky opatřenými tzv. „heat-pipe“ trubicemi, kterými je teplo z těchto komponent předáváno chladiči z masivního hliníku s vnějším žebrováním (extruzí), takže okolní vzduch tyto bloky ochlazuje a tím prostřednictvím „heat-pipe“ trubic jsou ochlazovány jednotlivé komponenty počítače. Uvedené řešení je řešením německé firmy Deltatronic nebo korejské firmy Zalman. Nevýhodou tohoto řešení je špatné chlazení zbývajících komponent ve skříni počítače, dále s ohledem na fixní geometrický tvar mechanické konstrukce propojení „heat-pipe“ trubicí mezi komponentou a chladičem, lze do takové skříně instalovat jen vybrané modely základních desek s vhodným půdorysem rozmístění chlazených komponent, foto řešení není tedy univerzální a je navíc vystaveno hrozbě nepoužitelnosti takové počítačové skříně v budoucnosti v případě změny půdorysu umístění komponent u nových základních desek.Efforts to silently operate the computer have led to the cooling of computers by transferring heat from the main computer components by blocks equipped with so-called "heat-pipe" tubes, which transfer heat from these components to solid aluminum radiators with external fins (extrusion). blocks the blocks, and the heat-pipe tubes cool the individual components of the computer. This solution is the solution of the German company Deltatronic or the Korean company Zalman. The disadvantage of this solution is the poor cooling of the remaining components in the computer case, furthermore due to the fixed geometric shape of the mechanical structure of the heat-pipe connection between the component and the cooler, only selected models of motherboards can be installed in such case. The photo solution is therefore not universal and is also subject to the threat of uselessness of such a computer case in the future in case of a change in the plan placement of components for new motherboards.

Dále byly provedeny pokusy chladit počítač ponořením do oleje. Tyto pokusy provádí v součástí) né době v laboratorních podmínkách americká firma Puget Systems, Dlouhodobým používáním bylo prokázáno, že počítač ponořený v oleji funguje. Chlazení olejové náplně však je řešené pomocí olejového čerpadla a radiátoru opatřeného ventilátorem (podobně jako je tomu u chlazení oleje v automobilu), někdy za podpory probublávání oleje vzduchem. Takový systém tedy neřeší eliminaci hluku počítače.Attempts were also made to cool the computer by immersing it in oil. These experiments are carried out at the same time in laboratory conditions by the American company Puget Systems. Long-term use has shown that the computer immersed in oil works. However, the oil charge is cooled by means of an oil pump and a radiator equipped with a fan (as is the case with automobile oil cooling), sometimes supported by air bubbling through the oil. Thus, such a system does not address the elimination of computer noise.

Žádný z výše popsaných systémů chlazení počítačů neřeší uvedené nevýhody tedy zejména hluk a vibrace vytvářené ventilátory případně čerpadly, která jsou napájena elektrickým proudem, uspokojivým způsobem. Cílem předloženého technického řešení je vytvořit chladicí systém pro počítače, kde by jednoduchým způsobem docházelo ke chlazení počítače bez jakéhokoli hluku nebo vibrací a bez přídavných nákladů na spotřebu energie, přičemž chladicí systém by byl snadno vyrobitelný.None of the above-described computer cooling systems solves the above-mentioned disadvantages, in particular the noise and vibration generated by fans or pumps which are supplied with electricity in a satisfactory manner. The object of the present invention is to provide a computer cooling system in which the computer can be cooled in a simple manner without any noise or vibration and without the additional cost of energy consumption, while the cooling system is easy to manufacture.

Podstata technického řešeniThe essence of the technical solution

Cílem technického řešení je vytvořit chladicí systém zejména pro počítače, který odstraňuje výše uvedené nedostatky a jehož podstata spočívá v tom, že systém obsahuje vnější těleso, které je opatřeno dnem. V tělese je obsažena olejová lázeň do níž je ponořen počítač, přičemž těleso jc tvořeno plástem, který je vytvořen buď zcela nebo z části z tcplovodivého materiálu a vytváří ochlazovací plochu. Celá nebo alespoň část ochlazovací plochy je tvořena povrchy vertikálně probíhajících podélných prvků. Dno je k plášti tělesa připevněno v rovině kolmé na vertikálníIt is an object of the invention to provide a cooling system, in particular for computers, which removes the above-mentioned drawbacks and is based on the fact that the system comprises an outer body which is provided with a bottom. The body comprises an oil bath into which the computer is submerged, the body being a sheath which is formed wholly or partially of a conductive material and forms a cooling surface. All or at least a part of the cooling surface is formed by the surfaces of the vertically extending longitudinal elements. The bottom is fixed to the housing shell in a plane perpendicular to the vertical

- I C7. 19376 Ul podélné prvky, a to k vnitřní straně pláště tělesa, přičemž toto připojení je provedeno mechanicky a vodotěsně. Všechny plochy vertikálně probíhajících podélných prvků jsou určeny k přejímání tepla z olejové lázně a jeho předávání do okolního prostředí.- I C7. 19376 U1 longitudinal elements, to the inner side of the housing shell, this connection being made mechanically and watertight. All surfaces of the vertically extending longitudinal elements are intended to receive heat from the oil bath and transfer it to the environment.

Jedním provedením ochlazovací plochy je, že celá nebo alespoň část ochlazovací plochy verti5 kalně probíhajících podélných prcků jc tvořena povrchy žeber vystupuj ících z vnější strany pláště tělesa.One embodiment of the cooling surface is that all or at least a portion of the cooling surface of the vertically extending longitudinal members is formed by the surfaces of the ribs extending from the outside of the housing shell.

Jiným provedením ochlazovací plochy je, že celá nebo alespoň část ochlazovací plochy vertikálně probíhajících podélných prvků je tvořena plochou vzájemně spojených dutých profilu tvořících plášť tělesa, to Výhodně má dutý profil kruhový či podobně zaoblený průřez.Another embodiment of the cooling surface is that all or at least a portion of the cooling surface of the vertically extending longitudinal elements is formed by the surface of the interconnected hollow profiles forming the housing shell, preferably the hollow profile has a circular or similar rounded cross-section.

V jiném provedení může mit dutý profil příčný průřez ve tvaru čtverce, obdélníka, trojúhelníka, kosodélníka a podobně.In another embodiment, the hollow profile may have a cross-section in the form of a square, rectangle, triangle, rhomboid and the like.

Výhodně je ochlazovací plocha tělesa vytvořena z vertikálně probíhajících prvků stejných průřezů nebo z vertikálně probíhajících prvků odlišných průřezů.Preferably, the cooling surface of the body is formed from vertically extending elements of the same cross-section or from vertically extending elements of different cross-sections.

Při využití zejména dutých profilů je při spojování dutých profilů k sobě dbát na to, že spojovaná plocha mezi jednotlivými dutými profily by měla být co nejmenší a zároveň ochlazovací plocha tvořená plochami spojených dutých profilů by měla být co největší.When using hollow profiles in particular, when connecting the hollow profiles to one another it is to be ensured that the surface to be joined between the individual hollow profiles should be as small as possible and that the cooling surface formed by the surfaces of the joined hollow profiles should be as large as possible.

Z hlediska výroby a funkce takového tělesa není v podstatě rozhodující, zda materiál pláště tělesa a materiál dna jsou totožné. Je třeba pouze zabezpečit, aby spojení dna a pláště tělesa bylo možné provést mechanicky a vodotěsně.In terms of the manufacture and function of such a body, it is not critical whether the body shell material and the bottom material are identical. It is only necessary to ensure that the connection of the bottom and the housing can be done mechanically and waterproof.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na přiložených obrázcích je znázorněn systém chlazení počítače, přičemž na obr. 1A je znázorněn půdorys prvního provedení technického řešení, obr. 1 je bokorys tohoto prvního provedení. Obr. 2A znázorňuje půdorys druhého provedení a obr. 2B znázorňuje bokorys druhého provede25 ní. Obr. 3A znázorňuje půdorys dalšího provedení technického řešení a obr. 3B je bokorys tohoto dalšího provedení.FIG. 1A is a plan view of a first embodiment of the present invention; FIG. 1 is a side view of the first embodiment; Giant. 2A is a plan view of the second embodiment, and FIG. 2B is a side view of the second embodiment. Giant. Fig. 3A shows a plan view of another embodiment of the invention and Fig. 3B is a side view of this further embodiment.

Popis příkladných provedení technického řešeníDescription of exemplary embodiments of the technical solution

Na obr. IA je znázorněn schematicky bokorys chladicího systému i. Chladicí systém i sestává z tělesa 2 chladicího systému I. Obvodový plášť tohoto tělesa 2 tvoří ochlazovací plochu. Tato ochlazovací plocha je vytvořena zcela nebo jen zčásti z teplovodivého materiálu a je tvořena celá nebo alespoň z části všemi povrchy podélných vertikálních prvků 3, ze kterých je plášť tělesa 2. Podélné vertikální prvky 3 mohou být podélné prvky různého provedení. Například to mohou být vertikální podélná žebra vytvořená na vnějším povrchu pláště tělesa 2. Jiným provedením mohou být duté profily, které jsou k sobě navzájem připojeny a tvoří plášť tělesa 2. Duté profily jsou z teplovodivého matenálu např. mědi, hliníku či jiných materiálů. Jednotlivé duté profily jsou v daných oblastech k sobě spojeny mechanicky a tepelně, a to tak, že osy dutých profilů jsou rovnoběžné s vertikální osou tělesa 2. Takto vytvořený plášť tělesa 2 je opatřen dnem 6.Fig. IA shows schematically a side view of the cooling system i. The cooling system 1 consists of a body 2 of the cooling system I. The peripheral envelope of this body 2 forms a cooling surface. This cooling surface is formed wholly or in part from a heat-conducting material and consists wholly or at least in part of all the surfaces of the longitudinal vertical elements 3 of which the housing is a body 2. The longitudinal vertical elements 3 may be longitudinal elements of different embodiments. For example, they may be vertical longitudinal ribs formed on the outer surface of the housing body 2. Another embodiment may be hollow profiles that are connected to each other to form the housing body 2. The hollow sections are of a heat conducting material such as copper, aluminum or other materials. The individual hollow sections are mechanically and thermally connected to each other in the regions so that the axes of the hollow sections are parallel to the vertical axis of the body 2. The housing 2 thus formed is provided with a bottom 6.

Dno 6 může být vyrobeno ze stejného nebo odlišného materiálu než je ochlazovací plocha. Dno 6 je s pláštěm tělesa 2 spojeno na vnitřní straně pláště tělesa 2 a to mechanicky a vodotěsně. Me4« chanické a vodotěsné připojení dna 6 k tělesu 2 muže být provedeno různými známými technikami, např. svařením, sešroubováním, snýtováním, slepením, zatřením či jinak.The bottom 6 may be made of the same or different material than the cooling surface. The bottom 6 is connected mechanically and waterproof to the housing 2 on the inside of the housing 2. The mechanical and watertight connection of the bottom 6 to the body 2 can be accomplished by various known techniques, for example by welding, screwing, riveting, gluing, rubbing or otherwise.

Přednostně mohou být podélné vertikální prv ky 3 vytvořeny např. z měděného materiálu. Měď je materiál, který má vhodné tepelně vodivé vlastnosti a navíc je měď materiálem, který se dobře a jednoduše zpracovává. Jinou alternativou vhodného kovu může být např. hliník či jeho slitiny.Preferably, the longitudinal vertical elements 3 may be formed, for example, of copper material. Copper is a material that has suitable thermally conductive properties and, moreover, copper is a material that is easy and easy to process. Another alternative to a suitable metal may be, for example, aluminum or its alloys.

CZ 19376 UlCZ 19376 Ul

Podélné vertikální prvky 3 tvořené dutými profily jsou výhodně trubky kruhového ěi podobného zaobleného příčného průřezu. Není však vyloučeno ani použití dutých profilů jiných příčných průřezů např. čtvercových, obdélníkových, kosodélníkových, trojúhelníkových či dalších průřezů. Při spojování dutých profilů jiných než kruhových průřezů je však třeba zabezpečit jednu ze základních podmínek, a to, že plocha spojených dutých profilů tvořících plášť tělesa 2 a přicházející do přímého styku s olejem, musí být vytvořena co největší.The longitudinal vertical elements 3 formed by the hollow sections are preferably tubes of circular or similar rounded cross-section. However, the use of hollow profiles of other cross-sections such as square, rectangular, rhomboidal, triangular or other cross-sections is not excluded. However, when connecting hollow sections other than circular cross-sections, one of the basic conditions must be ensured, namely that the surface of the hollow sections forming the casing of the body 2 and coming into direct contact with the oil must be as large as possible.

Těleso 2 je naplněno olejovou lázní 5, kterou je např. elektroizolační olej, do kterého se ponoří počítač 7,The body 2 is filled with an oil bath 5, such as an electrical insulating oil, into which the computer 7 is immersed,

Je třeba uvést, že odborníkovi v dané oblasti techniky je zcela zřejmé, že provedení pláště tělesa kj 2 může být představeno více variantami. Jednak je možné celý plášť vytvořit z materiálu, opatřeného vertikálním žebráváním, nebo může být celý plášť tělesa vytvořen svařením dutých profilů např. trubek. Dalším provedením může být plášť, jehož ochlazovací plocha je jen zčásti vytvořena z podélných vertikálních prvků, a to buď z vertikálních prvků se žebry nebo s dutými profily nebo z kombinace uvedených vertikálních prvků. Odborníkovi je zcela nasnadě, že ěím větší je povrch ochlazovací plochy, tím účinnější je chlazení. Je tedy na odborníkovi jakou kombinaci vertikálních podélných prvků zvolí.It will be appreciated by those skilled in the art that several variants of the housing can be provided. On the one hand, the entire housing can be formed from a material provided with vertical begging, or the entire housing can be formed by welding hollow profiles, e.g. pipes. Another embodiment may be a casing whose cooling surface is only partially formed from longitudinal vertical elements, either of vertical elements with ribs or hollow profiles or of a combination of said vertical elements. One skilled in the art will appreciate that the larger the surface of the cooling surface, the more efficient the cooling. It is therefore up to the skilled person to choose which combination of vertical elongate elements they choose.

Fungování popsaného chladicího systému je následující. Teplo produkované jednotlivými součástmi počítače 7 zejména procesorem, grafickou kartou, jižním můstkem, paměťmi apod. je absorbováno olejem a olej toto teplo předává plášti tělesa 2. Plášť tělesa 2 tvořený vertikálními podélnými prvky teplo odvádí pomocí ochlazovací plochy tvořené všemi povrchy těchto podélných prvků do okolního prostředí. Okolní vzduch proudí jak okolo vertikálních žeber tak i vnitřkem podélných vertikálních prvků 3 a obtéká i tyto vertikální prvky 3 z vnějšku, čímž dostatečně ochlazuje obvodový plášť tělesa 2 tak, aby teplota oleje a tím i teplota v něm uloženého počítače 7 byla udržena na hodnotě teploty vhodné pro bezproblémový chod počítače i při jeho maximální ním zatížení. Chlazení oleje se takto děje přirozenou konvekcí tepla mezi olejovou lázní 5, obvodovým pláštěm tělesa 2 tvořeným teplovodivým pláštěm tělesa 2 a vzduchem, který těleso 2 přirozené obtéká.The operation of the described cooling system is as follows. The heat produced by the individual components of the computer 7, in particular the processor, the graphics card, the southern bridge, the memories, etc., is absorbed by the oil and the oil transfers this heat to the casing of the casing. environment. Ambient air flows both around the vertical fins and inside the longitudinal vertical elements 3 and bypasses these vertical elements 3 from the outside, thereby sufficiently cooling the peripheral shell of the body 2 so that the temperature of the oil and thus the temperature of the computer 7 is maintained at suitable for trouble-free operation of the computer even at maximum load. Oil cooling is thus effected by the natural convection of heat between the oil bath 5, the peripheral shell of the body 2 formed by the heat conductive shell of the body 2, and the air that naturally flows around the body 2.

Výhodně je materiálem, z něhož je plášť tělesa 2 vytvořen, měď. Měděný materiál se jednak dobře zpracovává známými technikami a jednak zajišťuje potřebné teplovodivé vlastnosti. JinýmPreferably, the material of which the housing 2 is formed is copper. Copper material is both well processed by known techniques and provides the necessary heat conducting properties. Others

5o využitelným materiálem může být hliník ci jeho slitiny případně další materiály, zabezpečující jak požadavky výroby tak i žádané vlastnosti definované konstrukce.The utilizable material may be aluminum or its alloys or other materials providing both the manufacturing requirements and the desired properties of the defined structure.

Vzhledem ke skutečnosti, že popsaný chladicí systém nevyužívá žádný další konstrukční prvek jako je ventilátor nebo čerpadlo, je chod takto chlazeného počítače velmi tichý a klidný, bez jakéhokoli hlukového zatížení prostředí, v němž se počítač používá. Kromě toho takto chlazený počítač nemá žádnou přídavnou spotřebu energie a minimální nároky na údržbu.Due to the fact that the described cooling system does not utilize any other structural element such as a fan or pump, the operation of such a cooled computer is very quiet and calm, without any noise load on the environment in which the computer is used. In addition, the computer cooled in this way has no additional power consumption and minimal maintenance.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Předložené řešení je průmyslově využitelné zejména pro chlazení osobních počítačů, a to jak v kancelářích, průmyslových provozech, laboratořích a podobných prostředích tak i v domácnostech či školách. Popsaným řešením je možné ochlazovat i jiná zařízení či prvky, které vyžadují chlazení. Popsaný chladicí systém je vyrobitelný z dostupných materiálů, jednoduchým nepříliš náročným způsobem. Podobné systémy je možné využít i pro chlazení jiných zařízení, které produkují při svém provozu teplo, přičemž je požadováno, aby zatížení hlukem případně vibracemi bylo nulové.The presented solution is industrially applicable especially for cooling of personal computers, both in offices, industrial operations, laboratories and similar environments, as well as in households or schools. It is possible to cool other devices or elements that require cooling. The described cooling system is made of available materials in a simple, not very demanding manner. Similar systems can also be used to cool other equipment that produces heat during operation, and it is required that noise or vibration loads be zero.

Claims

A cooling system for cooling, in particular, a computer comprising an outer body (2) provided with a bottom (6), the body (2) comprising a cooling medium, in particular an oil bath (5) for cooling into the medium of the submerged computer (7). in that the body (2) is formed wholly or at least in part by a sheath of heat-conducting material which forms the cooling surface, all or at least a part of the cooling surface being formed by the surfaces of vertically extending longitudinal elements (3) arranged on the outside of the sheath and the bottom (6) is mechanically and waterproof to the housing (2) in a plane perpendicular to the longitudinal elements, to the inside of the housing (2), all surfaces of the vertically extending longitudinal elements (3) being intended to receive heat from oil bath (5) and its transfer to the environment.

Cooling system for cooling in particular computers according to claim 1, characterized in that the cooling surface of the vertically extending longitudinal elements (3) is formed by the surfaces of fins extending from the outside of the housing shell (2).

Cooling system for cooling in particular computers according to claim 1, characterized in that the cooling surface of the vertically extending longitudinal elements (3) is formed by the surface of mutually connected hollow profiles forming the housing of the body (2).

Cooling system for cooling in particular computers according to claim 3, characterized in that the hollow profile has a circular or similar rounded cross-section.

Cooling system for cooling in particular computers according to claim 3, characterized in that the hollow profile has a cross-section in the form of a square, rectangle, triangle, rhomboid and the like.

Cooling system for cooling in particular computers according to claims 1 to 5, characterized in that the cooling surface of the body (2) is formed from vertically extending elements (3) of the same cross-section or from vertically extending elements (3) of different cross-sections.